[发明专利]一种小发散角激光器及其制备工艺

权利要求书

1.一种小发散角激光器，其特征在于，包括基板(10)和依次设置在基板(10)上的有源区(11)、第一包层(12)和衍射光栅层(13)，第一包层(12)和衍射光栅层(13)一端设置有端面刻蚀区(15)，端面刻蚀区(15)底部位于基板(10)内，且端面刻蚀区(15)内生长有发散角改善层(20)；衍射光栅层(13)和发散角改善层(20)上依次覆盖有第二包层(30)、接触层(31)和p-金属电极层(40)，基板(10)下表面镀有n-金属电极层(41)，发散角改善层(20)的一端镀上抗反射镀膜层(43)，激光器在与发散角改善层所在端相对的另一端镀上高反射镀膜层(42)；端面刻蚀区(15)的长度L_s为5～20um；端面刻蚀区(15)的刻蚀底面距有源区底面的深度D_b为0*D_q-1.5*D_q，D_q为有源区(11)的厚度；端面刻蚀区(15)在波导方向的侧面与刻蚀底面的夹角α的角度为110°～90°。

2.根据权利要求1所述的一种小发散角激光器，其特征在于，发散角改善层(20)为绝缘型InP材料。

3.根据权利要求1所述的一种小发散角激光器，其特征在于，端面刻蚀区(15)的长度L_s为15um，端面刻蚀区(15)的刻蚀底面距有源区底面的深度D_b与有源区(11)的厚度D_q相等。

4.一种小发射角激光器的制备工艺，其特征在于，包括以下工序：

工序一：在已经制作好的光栅(grating)表面用等离子体增强型化学气相沉积的方法(PECVD)沉积一层端面刻蚀的掩模层(14)，然后采用光刻技术将刻蚀区域露出，即端面刻蚀区(15)的顶面，首先采用干刻蚀的方式，将露出区域刻蚀至有源区(11)下方；然后使用含有Br、HBr和H₂O的刻蚀溶液进行刻蚀，干刻蚀侧壁角度保持在103°～90°，刻蚀后，刻蚀区域底部距有源区(11)下表面的距离为有源区(11)厚度的0～1.5倍，且在波导方向刻蚀侧面与底面夹角为110°～90°；

工序二，采用SAG技术使用MOCVD沉积一层绝缘型InP包层作为发散角改善层(20)，其中：发散角改善层(20)的沉积温度比有源区(11)生长的温度高10～30℃，发散角改善层(20)的厚度为端面刻蚀总深度的1-1.8倍；

工序三，使用MOCVD方法在衍射光栅层(13)与发散角改善层(20)上方依次沉积InP包层(30)与InGaAs接触层(31)；

工序四，在工序三后，首先使用通用光刻技术在晶圆上方形成波导结构，然后在其表面使用PECVD形成一层绝缘层，之后再去除波导上表面的绝缘层，露出InGaAs接触层(31)，然后在InGaAs接触层(31)与绝缘层上方形成p-金属电极层(40)，之后将InP基板(10)背面减薄抛光至100um，镀上n-金属电极层(41)；晶圆经过切割后在有发散角改善层(20)的一端镀上抗反射镀膜层(43)，另一端镀上高反射镀膜层(42)，至此，工艺完成，得到改善发散角的激光器芯片。

5.根据权利要求4所述的一种小发射角激光器的制备工艺，其特征在于，掩模层(14)的材料为Si₃N₄或SiO₂。

6.根据权利要求4所述的一种小发射角激光器的制备工艺，其特征在于，工序一的刻蚀溶液中，Br：HBr：H2O＝1：5：x，其中x范围是3-10。

7.根据权利要求4所述的一种小发射角激光器的制备工艺，其特征在于，工序一中：

端面刻蚀区(15)的长度L_s为5～20um；

端面刻蚀区(15)的刻蚀底面距有源区底面的深度D_b为0*D_q-1.5*D_q，D_q为有源区(11)的厚度；

端面刻蚀区(15)在波导方向的侧面与刻蚀底面的夹角α的角度为110°～90°。